Đường sắt cao tốc Nhật Bản:Khai thác đi đôi với chống ô nhiễm tiếng ồn

Phát triển đường sắt cao tốc là nhu cầu tất yếu

Theo các số liệu thống kê, hiện tuyến tàu Tokaido Shinkansen nối liền Tokyo và Osaka - 2 thành phố lớn nhất của Nhật Bản, có mật độ khách hàng sử dụng lớn nhất thế giới. Trung bình một năm, tuyến đường sắt này chở tới 151 triệu hành khách, với tổng số 5 tỷ hành khách đã được chuyên chở kể từ khi đi vào hoạt động. Tại thời điểm bận rộn nhất trong ngày, có đến 30 đoàn tàu hoạt động tuyến Tokaido Shinkansen với mật độ 3 phút/chuyến.

Hệ thống đường sắt của Nhật Bản đã được định hình ý tưởng từ thập niên 50 của thế kỷ XX. Vào năm 1957, Tập đoàn đường sắt Odakyu đã ra mắt chuỗi toa tàu 3000SE với tốc độ di chuyển lên tới 145km/h, đạt kỷ lục thế giới vào thời điểm bấy giờ. Sự thành công về mặt tốc độ di chuyển của hệ thống tàu 3000SE đã khiến cho các kỹ sư của Nhật Bản củng cố niềm tin về khả năng chế tạo những hệ thống tàu cao tốc có độ an toàn cao và đáng tin cậy, trong bối cảnh tuyến đường sắt Tokyo - Osaka đang trở nên quá tải.

Vào thời điểm những năm 1960, dân số Tokyo đã lên tới gần 40 triệu người. Cùng với 20 triệu dân tại TP. Osaka, nhu cầu đi lại đã trở nên quá lớn, vượt quá khả năng cung cấp của những đoàn tàu sử dụng hệ thống đường sắt khổ tiêu chuẩn. Nhu cầu di chuyển gia tăng đòi hỏi một hệ thống tàu đường sắt tốc độ cao, có khả năng di chuyển liên tục với độ chính xác và an toàn cao. Yếu tố địa lý cũng ảnh hưởng phần nào đến sự phát triển của hệ thống đường sắt cao tốc tại Nhật Bản. Phần lớn người dân trong tổng số 128 triệu người Nhật sinh sống và làm việc chủ yếu tại các thành phố lớn. Bằng cách kết nối các địa điểm tập trung nhiều dân cư, hệ thống đường sắt cao tốc sẽ đóng góp rất lớn trong việc giảm thiểu thời gian đi lại của giới lao động giữa các thành phố với nhau.

Dựa trên những kinh nghiệm đạt được, hệ thống đường sắt cao tốc Tokaido Shikansen với chiều dài 515km đã được đưa vào hoạt động vào năm 1960 sau 5 năm xây dựng. Đoàn tàu đầu tiên được đưa vào hoạt động trên tuyến đường sắt này mang tên 0 Shinkansen (ban dầu có tối đa 12 toa tàu), được chế tạo bởi Tập đoàn Kawasaki. Hệ thống tàu 0 Shinkanshen ban đầu có vận tốc thử nghiệm vào khoảng 260km/h và vận tốc chở khách lên tới 210km/h, hoạt động tại các thành phố Tokyo, Nagoya, Kyoto và Osaka.

Vào năm 1987, dựa trên những thỏa thuận giữa Chính phủ Nhật Bản và các tập đoàn, Tập đoàn Đường sắt quốc gia Nhật Bản được tách ra làm 7 công ty con, trong đó lớn nhất là Công ty Đường sắt Đông Nhật Bản (JR East) với số lượng hành khách đông nhất. Các công ty này hoạt động trên nguyên tắc đạt lợi nhuận và không nhận hỗ trợ từ phía Chính phủ. Công ty thành công nhất dựa trên mô hình hoạt động này là JR East, do khả năng đầu tư và sở hữu và quản lý cơ sở hạ tầng (bao gồm hệ thống bán vé, ga tàu, tuyến đường ray) trên các tuyến đường của mình mà không có sự can thiệp quản lý từ phía Chính phủ - đồng nghĩa với việc có ít các nhóm quản lý làm chồng chéo nhiệm vụ của nhau.

Không ít những thách thức

Tuy đạt được nhiều thành công, các nhà quản lý và vận hành hệ thống đường sắt cao tốc Shinkansen hiện cũng đang phải đối mặt với nhiều thách thức lớn. Với tốc độ cao và tần suất hoạt động liên tục, các đoàn tàu cao tốc Shinkansen có thể sản sinh liên tục tiếng ồn cường độ cao, một trong những điểm khiến cho các dự án mở rộng hệ thống Shinkansen vấp phải sự phản đối của các chính quyền và người dân tại các khu vực có mật độ dân cư cao. Vấn đề này hiện đang được các kỹ sư đưa các biện pháp xử lý như sử dụng vật liệu composite nhằm giảm trọng lượng đoàn tàu để giảm tiếng ồn; xây dựng hệ thống tường chắn âm thanh tại các khu vực có nhiều khu dân cư. Các nhà nghiên cứu cũng đang tiến hành tìm các giải pháp xử lý hiện tượng khuếch đại tiếng ồn khi tàu di chuyển trong các đường hầm.

Bên cạnh vấn đề về tiếng ồn, thiên nhiên khắc nghiệt tại Nhật Bản cũng đang ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các đoàn tàu Shikansen. Động đất liên tục với cường độ cao đã khiến các kỹ sư Nhật Bản phải áp dụng hệ thống phanh tự động khẩn cấp dựa trên mức độ chấn động địa tầng. Tại các vùng thường xảy ra bão tuyết, hệ thống đường ray bình thường được thay thế bởi hệ thống có độ bám cao hơn nhằm giảm thiểu hiện tượng trơn trượt trên đường.

Khai thác tối đa cơ sở vật chất

Về mặt quản lý vận hành, để có thể đạt mức lợi nhuận cao và duy trì phí vận hành, các công ty quản lý đường sắt, điển hình là JR East đã tiến hành đầu tư và phát triển cơ sở hạ tầng xung quang các bến tàu như xây dựng các trung tâm thương mại, cửa hàng bán lẻ, các khu du lịch và dịch vụ hỗ trợ nhằm thu hút nguồn chi tiêu từ khách hàng sử dụng tàu cao tốc Shinkansen. Bên cạnh đó, JR East cũng trực tiếp tham gia cung cấp dịch vụ vé tàu, cho thuê bãi hàng, kho hàng… một phần lợi nhuận thu được từ các hoạt động kinh doanh trên sẽ được sử dụng để duy trì chất lượng dịch vụ và tái đầu tư để nâng cao chất lượng dịch vụ của các đoàn tàu nhằm tiếp tục tạo thêm nguồn thu. Ngoài ra, chính sách thông thoáng, hỗ trợ về hàng rào luật pháp của Chính phủ Nhật Bản cũng giúp cho các tập đoàn sở hữu và quản lý đường sắt cao tốc được tự do khai thác tối đa cơ sở vật chất sẵn có.

Hiện tại, các kỹ sư Nhật Bản đang tiến hành nghiên cứu nhằm gia tăng tốc độ di chuyển của các đoàn tàu Shinkansen trong tương lai. Tập đoàn JR East gần đây cũng đã công bố kế hoạch nâng tốc độ di chuyển của các chuyến tàu trên tuyến Tohoku Shinkansen lên tới 360km/h vào năm 2020. Cùng với tốc độ phát triển chóng mặt của các thành phố, Chính phủ Nhật Bản cũng đang tiến hành phát triển phương án mở thêm các tuyến đường sắt mới, trong đó có kế hoạch mở rộng tuyến Shinkansen đến Osaka vào năm 2045.